JPS5843700B2 - スペクトル表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスペクトル表示装置に係り、全帯域レベル表示
の感度をスペクトル表示の感度よりも相対的に低く設定
することにより、限られた表示ダイナミックレンジの範
囲内で全帯域レベル表示と複数の分割周波数帯域のレベ
ル表示（こよるスペクトル表示とを同時に表示しえ、ま
た容易に音場補正を行なわしめ得るスペクトル表示装置
を提供することを目的とする。

第１図はスペクトル表示装置を、グラフィック・イコラ
イザによりレベル調整された入力信号の周波数スペクト
ル分布の表示のためＯこ使用する場合のブロック系統図
を示す。

同図中、１はスペクトル表示装置で、入力信号を複数の
周波数帯域に分割する周波数帯域分割フィルタと、この
周波数帯域分割フィルタよりの信号レベルを、分割周波
数帯域別に表示する表示部及びその駆動回路とよりなる
。

またスペクトル表示装置１は入力信号を上記周波数帯域
分割フィルタを通すことなく直接レベル表示することに
より、入力信号のピークレベルを常時表示する全帯域レ
ベル表示部も有している。

また２は、グラフィック・イコライザで、入力信号を複
数の分割周波数帯域別に独立して任意にレベル増強又は
レベル減衰させる。

上記スペクトル表示装置１の周波数帯域分割フィルタ特
性の各分割周波数帯域の中心周波数は、このグラフィッ
ク・イコライザ２がレベル調整しうる複数の分割周波数
帯域の各中心周波数と夫々一致せしめられている。

まず、運動して切換わる切換スイッチＳ１及びＳ２が共
（こ接点ａに接続された場合の動作につき説明するに、
入力端子３に入来した例えば音響信号は、切換スイッチ
Ｓ□を介してグラフィック・イコライザ２に供給される
。

このグラフィック・イコライザ２は第２図Ｂに示す如き
特性を有し、中心周波数ｆ□〜ｆｎのｎ個の分割周波数
帯域別に最大増幅量＋■■、最大減衰量−■■の範囲内
においで、任意に独立して入力音響信号をレベル調整し
て出力する。

グラフィック・イコライザ２の出力音響信号は、出力端
子４を介してスピーカ５により発音される一方、上記切
換スイッチＳ２を介してスペクトル表示装置１に供給さ
れ、ここで周波数スペクトル分布が表示される。

上記スペクトル表示装置１は前記したように複数の周波
数帯域に分割する周波数帯域分割フィルタを有している
が、その特性は第２図Ａに実線で示す如くになり、また
ピークレベルを表示させるための信号を出力する全帯域
フィルタの周波数特性は第２図Ａに１点鎖線ｔで示され
る。

従って、スペクトル表示装置１は切換スイッチＳ及びＳ
２が接点ａσこ接続されているときは、入力端子３に入
来した音響信号をグラフィック・イコライザ２でレベル
増強又はレベル減衰しで得た信号の周波数スペクトル分
布及びそのピークレベルを夫々表示する。

次に切換スイッチＳ□及びＳ２が接点すに切換接続され
た場合は、ピンクノイズ発生器９により発生されたオク
ターブ当りのエネルギーが一定のノイズ、すなわちピン
クノイズが切換スイッチＳ□を介してグラフィック・イ
コライザ２に供給され、ここでｎ個のすべての分割周波
数帯域が通常レベル増強及びレベル減衰されることなく
そのまま通過して出力端子４を介してスピーカ５に印加
されこれにより発音される。

スピーカ５により発音された音波は、マイクロフォン６
０こより電気信号に変換されて出力端子７、マイクアン
プ８、切換スイッチＳ２を順次経てスペクトル表示装置
１に供給される。

ここで、スペクトル表示装置１で表示される周波数スペ
クトル分布は、スピーカ５により発音された音場（こお
けるピンクノイズのそれであるから、ピンクノイズ本来
の周波数ヌペクトラムのように平担とはならず、音場に
応じて変化する。

従って、スペクトル表示装置１で表示される周波数スペ
クトル分布が平担となるように、グラフィック・イコラ
イザ２で所定の分割周波数帯波をレベル調整することに
より、音場の補正をすることができる。

このような用途に供せられるスペクトル表示装置は、周
波数帯域分割フィルタにより複数の分割周波数帯域に入
力信号を分割し、各分割周波数帯域毎にレベル表示して
入力信号の周波数スペクトルを表示するスペクトル表示
部と、これら複数の分割周波数帯域のすべての周波数帯
域を通過周波数帯域とする全帯域フィルタに入力信号を
通してそのピークレベルを表示する全帯域レベル表示部
とを有している。

ここで、いま上記複数の分割周波数帯域のうち各別の分
割周波数帯域の信号を周波数選択する各別の帯域フィル
タの通過帯域エネルギー積分値をＰとし、上記全帯域フ
ィルタの通過帯域エネルギー積分値をＰ４とすると、両
フィルタの感度を同一とした場合、各別の周波数帯域分
割用帯域フィルタは、上記全帯域フィルタよりも同じ入
力ピンクノイズに対して通過出力ピンクノイズレベルが
次式で示す如き△Ｌだけ低いレベル差をもつ。

なお、上記エネルギー積分値Ｐは、分割周波数帯域の中
心周波数に無関係に各分割周波数帯域において各々同一
である（ただし、各別の帯域フィル定であるものとする
。

）しかしながら、従来のスペクトル表示装置では、第２
図Ａに示す如く上記両フィルタの感度を同一としていた
ため、全帯域フィルタの全通過帯域におけるエネルギー
積分値が、各別の周波数帯域分割用帯域フィルタの通過
帯域Ｇこおけるエネルギー積分値に比較して大となるこ
とより（１）式で表わされるレベル差△Ｌが生じ、後者
のレベルを限られた表示ダイナミックレンジで表示しう
る感度に設定すると前者のレベルが犬なるため表示ダイ
ナミックレンジを越える虞れがあり、結局、全帯域レベ
ル表示がスケールオーバーしない感度に両フィルタの感
度を設定せざるを得ず、限られた表示のダイナミックレ
ンジの範囲内で両者を有効に表示することができないと
いう欠点があった。

本発明は上記の欠点を除去したものであり、以下、その
各実施例について第３図乃至第６図と共に説明する。

第３図は本発明になるスペクトル表示装置の第１実施例
のブロック系統図及びそのパネル面を示す。

第４図において、１０は入力端子で、第１図と共に説明
したように、グラフィック・イコライザ２の出力音響信
号又はマイクロフォン６よりマイクアンプ８を経たピン
クノイズが入来する。

この入力信号は、可変抵抗器ＶＲにより利得調整可能な
増幅器１１で適宜増幅された後帯域フィルタ１２□〜１
２ｎ及びアッテネータ１３に夫々供給される。

帯域フィルタ１２□〜１２ｎは通過帯域幅の中心周波数
がｆ□〜ｆｎで、併設されるグラフィック・イコライザ
の分割周波数帯域の中心周波数ｆ□〜ｆｎと一致せしめ
られており、またその各周波数特性は第５図に■、〜Ｉ
、で示す如く、相隣る分割周波数帯域の両中心周波数の
周波数間隔ΔＦに比べて十分狭い通過周波数帯域幅△ｆ
を有している。

なお、第５図中、破線■は第２図に実線で示す従来の帯
域フィルタの周波数特性を示す。

また■は後述する全帯域フィルタ１５の周波数特性を示
す。

本実施例では、帯域フィルタ１２□〜１２ｎのＱま、例
えは８程度と従来にくらべて４倍程度大に選定すること
により、△ｆく△Ｆとしている。

これは、本実施例のスペクトル表示装置と第１図に示す
如き接続態様で併設されるグラフィック・イコライザが
ｎ個の分割周波数帯域のうち、ある一つの分割周波数帯
域のみを最大量レベル増強し、かつ、他のすべての分割
周波数帯域はレベル増強量零とした場合に、レベル増強
した分割周波数帯域と相隣る分割周波数帯域におけるピ
ンクノイズのスペクトル表示が共に上昇表示されないこ
とを勘案して定められる。

この上う（こ、帯域フィルタ１２□〜１２ｎのＱを犬に
したのは、従来のスペクトル表示装置では周波数帯域分
割フィルタ特性のＱが小であったため、グラフィック・
イコライザでレベル調整した分割周波数帯域だけでなく
、これと相隣る分割周波数帯域のレベル表示も同時に上
記レベル調整に伴って変化してしまうという欠点を除去
するためである。

上記帯域フィルタ１２□〜１２ｎの各出力信号は整流平
滑回路１４□〜１４ｎで直流信号に変換された後レベル
軸駆動回路１８に供給される。

一方、前記アッテネータ１３により減衰されて取り出さ
れた入力信号は、上記帯域フィルタ１２□〜１２ｎによ
るｎ個の分割周波数帯域をすべて含む通過周波数帯域幅
をもつ全帯域フィルタ１５を経て整流平滑回路１６に供
給され、ここで入力信号のピークレベルに応じた直流信
号に変換された後上記レベル軸駆動回路１８に供給され
る。

ここで、上記全帯域フィルタ１５の出力端における周波
数特性は、第５図に実線■で示す如くなり、アッテネー
タ１３により上記帯域フィルタ１２□〜１２ｎの周波数
特性■□〜Ｉ、に比し相対的に△Ｌ′なるレベルだけ低
くなるように感度が低く設定される。

このレベル差△Ｌ′は、ピンクノイズ入力信号に対して
全帯域レベル表示の指示値がｆ１〜ｆｎの各中心周波数
の分割周波数帯域におけるスペクトル表示の指示値と略
同−となる値に選定される。

例えば、帯域フィルタ１２□〜１２ｏの各々のＱが８、
ｎが１０の場合、全帯域レベル表示とスペクトル表示の
感度を同一とした条件の前記（１）式で示される△Ｌは
約１７．２ ｄ Ｂとなる（なお、Ｐ １ ＝、ｎ Ｐ
）ので、この△ＬをＯとするためＧこ第５図に△Ｌ′
で示す如く約１７．２ｄＢだけ全帯域フィルタ１５の入
力レベルは帯域フィルタ１２□〜１２ｎの入カレベに対
して相対的に低く設定される。

上記レベル軸駆動回路１８及び周波数軸駆動回路１９は
共にデコーダ１７よりの時分割パルスにより同期せしめ
られてその出力信号が表示部２０に供給される。

これにより、整流平滑回路１４□。１４ １４ ・・・
、１４ｎの出力信号は、そのし２２ ３２ ベルに応じて表示部２０のパネル面のｆ□、ｆ２゜ｆ３
．・・・ｆ、の周波数軸上（こ夫々配列された複数個の
長方形の発光素子（スペクトル表示部２１を構成してい
る）により順次棒グラフ表示され、また表示部２０上の
第３図中「全帯域」と示す周波数目盛の上方に配置され
た複数個の長方形の発光素子（全帯域レベル表示部２２
を構成している）Ｇこより入力信号のピークレベルが棒
グラフ表示される。

上記スペクトル表示部２Ｆにより、入力信号の周波数ス
ペクトラム分布が表示される。

しかして、本実施例によれば、全帯域レベル表示の感度
をΔＬ′だけスペクトル表示の感度よりも相対的に低く
設定したので、限られた表示ダイナミックレンジの範囲
内でｆ０〜ｆｎの各中心周波数をもつｎ個の分割周波数
帯域別のレベル表示を有効に行なうことができ、特に帯
域フィルタ１２□〜１２、の各々のＱを犬にした場合は
帯域フィルタ１２□〜１２ｎの各別のフィルタの全通過
帯域におけるエネルギー積分値が全帯域フィルタのそれ
に比し極めて小となり、スペクトル表示の感度を表示し
うるダイナミックレンジに合わせると全帯域レベル表示
がスケールオーバーしてしまうが、本実施例によればこ
のような現象を防止でき、また更に、上記全帯域レベル
表示の感度をスペクトル表示の感度よりも△Ｌ′だけ相
対的に低く設定したので、同一のピンクノイズ人力に対
して全帯域レベル表示部２２の指示値とスペクトル表示
部２１の指示値とを略同−にでき、従って、グラフイン
ク・イコライザとピンクノイズを用いて音場特性を平担
に補正する場合は、全帯域レベル表示部２２の指示値を
基準レベルとして、これにスペクトル表示部２１の指示
値を揃えるようグラフィック・イコライザを調整するだ
けで簡単に行なえることとなる。

第４図は本発明になるスペクトル表示装置の第２実施例
のブロック系統図及びそのパネル面を示す。

同図中、第３図と同一部分には同一符号を付し、その説
明を省略する。

本実施例は用途に応じて周波数帯域分割用帯域フィルタ
のＱを切換えると同時に、全帯域レベル表示の感度をも
切換えるようにした点に特徴を有する。

第４図において、２３□〜２３ｎは通過周波数帯域の中
心周波数がｆ□〜ｆ、で、併設されるグラフィック・イ
コライザの分割周波数帯域の中心周波数ｆ０〜ｆｎと一
致せしめられており、またその各周波数特性は第２図Ａ
に実線で示す従来の特性と同じ特性を有している。

また帯域フィルタ２３□〜２３ｎに縦続接続されてなる
帯域フィルタ２４□〜２４ｎの通過周波数帯域の中心周
波数もｆ□〜ｆｎとされており、その出力信号の周波数
特性が第５図に■□〜Ｉ、で示す如くに構成されている
。

第６図は上記帯域フィルタ２３□〜２３ｎのうちのｉ番
目の帯域フィルタ２３１と、上記帯域フィルタ２４□〜
２４ｎのうちｉ番目の帯域フィルタ２４１とが夫々縦続
接続されてなる帯域フィルタの一実施例の具体的回路図
で、演算増幅器２６゜２７を使用したマルチプル・フィ
ードバック型アクティブ・バントパス・フィルタで構成
されている。

上記帯域フィルタ２３□〜２３ｎの出力信号は運動して
切換わる切換スイッチＳＷ□〜ＳＷｏの接点Ｃに供給さ
れ、帯域フィルタ２４□〜２４ｎの出力信号は切換スイ
ッチＳＷ０〜ＳＷｎの接点ｄに供給される。

従って、切換スイッチＳＷ□〜ＳＷｎによって帯域フィ
ルタ２３□〜２３ｎよりのＱが小なるフィルタ出力信号
又は帯域フィルタ２４□〜２４．よりのＱが犬なるフィ
ルタ出力信号が選択的に取り出されて整流平滑回路１４
□〜１４ｎに夫々供給される。

一方、アッテネータ２５は増幅器１１よりの入力信号を
互いに異なるレベルの信号として切換スイッチＳＷｎ＋
□の接点ｃ、ｄに夫々供給する。

この切換スイッチＳＷｎ＋□は切換スイッチＳＷ□〜Ｓ
Ｗｎと運動して切換わるよう構成されており、ピンクノ
イズが入力端子１０に入来した場合、接７６ｃ接続時は
アッテネータ２５より帯域フィルタ２３□〜２３ｎの出
力信号レベルよりも相対的に低いレベルとされた信号を
全帯域フィルタ１５へ供給し、他方、接点ｄ接続時はア
ッテネータ２５により帯域フィルタ２４□〜２４ｎの出
力信号よりも相対的に△Ｌ′だけ低いレベルとされたピ
ンクノイズを全帯域フィルタ１５へ供給する。

周波数帯域分割用帯域フィルタ２３□〜２３ｎ。

２４□〜２４ｎのＱの切換えに対応して全帯域レベル表
示の感度が切換えられ、切換スイッチＳＷ□〜ＳＷｎの
接点ｄ接続時は、上記第１実施例と同様の動作が行なわ
れる。

本実施例のスペクトル表示装置を第１図のスペクトル表
示装置１として使用し、切換スイッチＳＷＩ ＳＷｎ＋
□を切換スイッチＳ□、Ｓ２と連動させ、かつ、切換ス
イッチＳ□、Ｓ２の接点ａ閉成時に切換スイッチＳＷ□
〜ＳＷｎ＋□を接点Ｃへ閉成接続する構成とすることに
より、ピンクノイズによる音場特性の補正を、全帯域レ
ベル表示部２２の指示値を基準としてスペクトル表示部
２１の指示値を揃えることにより簡単に音場特性を平担
とすることができ、しかも正確なスペクトル表示を行な
うことができる。

また全帯域レベル表示の感度をスペクトル表示の感度よ
りも相対的に低く設定したので、ｆ□〜ｆｎの各中心周
波数をもつ各分割周波数帯域毎のレベル表示と、全帯域
レベル表示とが限られた表示ダイナミックレンジの範囲
を夫々共に有効に利用して表示される。

なお、アッテネータ１３，２５はある一定量だけ入力信
号を減衰するものに限らず、連続的にレベル減衰量を任
意に可変しうる構成のものでもよいことは勿論である。

上述の如く、本発明になるスペクトル表示装置は、周波
数帯域分割用の複数の帯域フィルタの各別の入力信号レ
ベルに対して相対的に全帯域フィルタの入力信号レベル
を減衰する手段を設け、全帯域レベル表示の感度をスペ
クトル表示の感度よりも相対的に低く設定したため、ス
ペクトル表示部と全帯域レベル表示部の限られた表示ダ
イナミックレンジの範囲を両者ともに有効に活用し得た
スペクトル表示及び全帯域のピークレベル表示ヲ行なう
ことができ、また入力信号の内容に応じて上記減衰手段
による減衰量を可変することもでき、また複数の分割周
波数帯域の両中心周波数の間の周波数間隔に比し、各別
の上記周波数帯域分割用の帯域フィルタの通過周波数帯
域幅を十分狭くすると共に、表示されるべき入力信号が
ピンクノイズのときにスペクトル表示部のレベル指示値
と全帯域レベル表示部のレベル指示値とを夫々略同−と
する所定量だけ、上記周波数帯域分割用の複数の帯域フ
ィルタの各別の入力信号レベルに対して全帯域レベル表
示用の全帯域フィルタの入力信号レベルを相対的に減衰
する手段を設けたため、グラフィック・イコライザを通
したピンクノイズをスピーカより発音せしめ、これをマ
イクロフォンで電気信号に変換してこの電気信号がスペ
クトル表示装置の入力信号とされて音場特性の補正をす
る場合、全帯域レベル表示部のレベル指示値を基準にし
てスペクトル表示部の各指示値を一定に揃えるようグラ
フィック・イコライザを調整することにより、音場特性
を平担とする補正が極めて容易にでき、またピンクノイ
ズ入力時にグラフィック・イコライザによりある分割周
波数帯域のみレベル調整した場合にも、相隣る分割周波
数帯域のレベル指示値はこのレベル調整に伴って同時に
変化することはなく、従ってより正確な音場特性の補正
ができる等の数々の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はスペクトル表示装置を、グラフィック・イコラ
イザによりレベル調整された入力信号の周波数スペクト
ル分布の表示のために使用する場合の一例を示すブロッ
ク系統図、第２図Ａ、Ｂは夫夫従来のスペクトル表示装
置、グラフィック・イコライザの周波数特性図、第３図
及び第４図は入夫本発明になるスペクトル表示装置の各
実施例のブロック系統図及びそのパネル面を示す図、第
５図は第３図又は第４図の要部の周波数特性の一実施例
を示す図、第６図は第４図の要部の一実施例を示す具体
的回路図である。 １・・・・・・スペクトル表示装置、２・・・・・・グ
ラフィック・イコライザ、６・・・・・・マイクロフォ
ン、９・・・・・・ピンクノイズ発生器、１０・・・・
・・入力端子、１２□〜１２ｎ、２３１〜２３ｎ、２４
□〜２４ｎ・・・・・・周波数帯域分割用帯域フィルタ
、１３，２５・・・・・・感度調整用アッテネータ、１
５・・・・・・全帯域フィルタ、２１・・・・・・スペ
クトル表示部、２２・・・・・・全帯域レベル表示部、
Ｓ□、Ｓ２・・・・・・入力切換用切換スイッチ、ｓｗ
−８ｖｖ ・・・・・・フィルタのＱ切換用切換スイ
ツ１ ｎ チ、ＳＷ ・・・・・・感度切換用切換スイッチ。 ｎ＋１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 人力信号を周波数帯域分割用の複数の帯域フィルタ
   により複数の周波数帯域に分割してその各別の分割周波
   数帯域の周波数成分信号を夫々レベル表示するスペクト
   ル表示部と、上記入力信号を上記複数の分割周波数帯域
   すべてを一つの通過周波数帯域とする全帯域フィルタを
   通してその信号のピークレベルを表示する全帯域レベル
   表示部とを有するスペクトル表示装置において、上記周
   波数帯域分割用の複数の帯域フィルタの各別の入力信号
   レベルに対して相対的に上記全帯域フィルタの入力信号
   レベルを減衰する手段を設け、全帯域レベル表示の感度
   をスペクトル表示の感度よりも相対的に低く設定したこ
   とを特徴とするスペクトル表示装置。 ２ 人力信号を周波数帯域分割用の複数の帯域フィルタ
   により複数の周波数帯域に分割してその各別の分割周波
   数帯域の周波数成分信号を夫々レベル表示するスペクト
   ル表示部と、上記入力信号を上記複数の分割周波数帯域
   すべてを一つの通過周波数帯域とする全帯域フィルタを
   通してその信号のピークレベルを表示する全帯域レベル
   表示部とを有するスペクトル表示装置において、上記複
   数の分割周波数帯域のうちの相隣る分割周波数帯域の両
   中心周波数の間の周波数間隔に比し、各別の上記周波数
   帯域分割用の帯域フィルタの通過周波数帯域幅を十分狭
   くすると共に、上記入力信号がピンクノイズのときに上
   記スペクトル表示部のレベル指示値と上記全帯域レベル
   表示部のレベル指示値とを夫々略同−とする所定量だけ
   、上記周波数帯域分割用の複数の帯域フィルタの各別の
   入力信号レベルに対して上記全帯域フィルタの入力信号
   レベルを相対的に減衰する手段を設けたことを特徴とす
   るスペクトル表示装置。